EP0999432B2 - Verfahren zum Betreiben eines elektronischen Dosiersystems und Dosiersystem zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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EP0999432B2
EP0999432B2 EP99120656A EP99120656A EP0999432B2 EP 0999432 B2 EP0999432 B2 EP 0999432B2 EP 99120656 A EP99120656 A EP 99120656A EP 99120656 A EP99120656 A EP 99120656A EP 0999432 B2 EP0999432 B2 EP 0999432B2
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EP
European Patent Office
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proportioning
data
charging
electronic control
anyone
Prior art date
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EP99120656A
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EP0999432A2 (de
EP0999432B1 (de
EP0999432A3 (de
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Dirk Jansen
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Eppendorf SE
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Eppendorf SE
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Publication of EP0999432A3 publication Critical patent/EP0999432A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/021—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids
    • B01L3/0217—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids of the plunger pump type
    • B01L3/0227—Details of motor drive means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/02—Identification, exchange or storage of information
    • B01L2300/025—Displaying results or values with integrated means
    • B01L2300/027—Digital display, e.g. LCD, LED

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an electronic dosing system with an electronic hand dosing device and to a dosing system for carrying out the method.
  • Dosing devices are used in laboratories for dosing liquids. They are known in different versions. Dosing devices operating on the principle of the air cushion have an integrated piston-cylinder unit, by means of which an air column can be displaced in order to suck in and eject sample liquid into a dosing tip. In this case, the piston-cylinder unit does not come into contact with the liquid. Only the dosing tip, which is usually made of plastic, is contaminated and can be replaced after use.
  • a syringe In direct displacement metering, however, a syringe is filled directly with sample liquid. Piston and cylinder of the syringe are so contaminated by the liquid, so that the syringe usually has to be replaced or cleaned by a new syringe before changing the liquid.
  • the syringe is usually made of plastic.
  • Microdosing devices may have a micromembrane pump and / or a free jet dispenser, wherein at least one of these components is designed microsystem technology, in particular in silicon, glass, plastic injection molding and / or plastic embossing technique.
  • the dosage is achieved by deformation of a wall of a chamber which is filled with liquid.
  • the electric drive for deforming the wall may be piezoelectric, thermoelectric, electromagnetic, electrostatic, electromechanical, magneto-restrictive, etc.
  • Air-cushion, direct-displacement, piston-less and micro-metering devices may have a fixed or variable metering volume.
  • a change in the metering volume is achieved by adjusting the displacement of the displacement device, d. H. the displacement of the piston or the degree of deformation of the balloon-like end portion or the chamber wall.
  • Dispensers are dosing devices that can deliver a recorded volume of liquid repetitively in small quantities.
  • All dosing devices can be designed as handsets.
  • All of the aforementioned metering devices may be electronic metering devices of an electronic metering system in the sense of this application.
  • they have a drive device with an electric drive for driving the displacement device.
  • they have an electronic control and / or regulating device, in particular for the drive, which may be an electric drive motor, an electric linear drive or one of the drives mentioned in connection with microdosing devices.
  • they have an electrical voltage source for supplying control and / or regulating device and drive, which can be rechargeable.
  • Electronic metering devices have the advantage of high reproducibility of dosages.
  • pre-set dosing speeds ( ⁇ / s) can achieve more accurate results than with manually driven devices.
  • they can have the benefit of multi-functionality, as they can perform pipetting, dispensing, titration, mixing, etc. functions.
  • Applicants' known electronic hand dispensers Response® operate on the air-cushion principle and are available in single-channel or multi-channel designs. Four models cover the dosing range from 0.5 ⁇ l to 5 ml.
  • This metering device can operate in various modes, i.a. pipette and dispense. Dispensing is possible in up to 25 steps. The user can choose between three different dosing speeds.
  • the metering device can be used for charging the battery cells in a charging station.
  • EP 0 864 364 A2 discloses a similar electronic manual dosing device with rechargeable batteries and a charging station for charging them.
  • the handheld dosing device may be operated in various modes including hands-free operation other than pipetting and dispensing.
  • the manual dosing device is programmed to control the aspiration, dispensing, and time delays to exchange or treat the dosing tip. It executes these program steps over a specified number of cycles.
  • the previously known electronic manual dosing devices have the disadvantage that the specific operating parameters (eg step widths of the piston feed, metering speeds, state of charge criteria, display outputs) and the program are predefined.
  • the electronic control device comprises a microcomputer which operates according to a permanently stored program in which these parameters are contained.
  • a special software is required for each model and a subsequent change of the parameters hardly possible.
  • the programming of the freehand operation must be carried out laboriously on the keyboard of the manual dosing and that in the freehand mode, the programmed steps are executed rigidly and the operation is not influenced.
  • Dosing devices are test equipment within the meaning of the GLP (Good Laboratory Practice) guidelines and comparable QA standards (ISO 9000 ff, EN 45000 ff). According to the GLP guidelines, the error limits published by the manufacturer must be checked at regular intervals. By the applicant, a system has become known, with which the calibration of metering devices can be done quickly, conveniently and inexpensively.
  • This system is based on a calibration software PICASO®, which runs on a PC.
  • a measuring structure is required, which includes weighing containers, adapters and carrier sleeves as well as an evaporation trap and a semi-microbalance. All relevant data of the dosing devices to be tested are stored in the software. Deviations from these nominal values are determined immediately after transfer of the weighing values to the computer. A series of measurements covers up to 15 individual weighings. From this mean value, incorrectness, imprecision and standard deviation are determined and compared with predetermined target values. All measurement and reference data can be logged in accordance with GLP-DIN.
  • the dosing data are entered and their operation is controlled via the control panel of the electronic manual dosing device.
  • the weighing values are typed into the PC. This is troublesome and can lead to mistakes.
  • a method for filling and emptying a pipette with quantitative accuracy in which the distance traveled by a piston path is measured during the movement of the piston and the piston is stopped when a distance corresponding to the desired amount of liquid has been achieved has been achieved.
  • a pipette with elements for measuring the piston stroke and elements for controlling the movements of the piston is known.
  • the pipette has a data input device, such as a keyboard, a display and an interface.
  • the data input device serves to supply the control device with data or commands.
  • the display is used to display the entered data and / or the steps performed.
  • the interface allows the controller to be connected to an external device, for example for data transmission or data processing.
  • the object of the invention is to provide a method for operating an electronic dosing system in which the ability to influence programs is improved.
  • advantageous metering systems are to be provided for carrying out the method.
  • the external data processing system can be used to access the read-write memory of the manual dosing device.
  • routines for the execution of operating sequences in the read-write memory of the manual dosing device by means of the external data processing system so that the program-controlled electronic control and / or regulating device makes use of it.
  • routines can be created by the user and serve to control operations composed of multiple operations, especially if they are to be repeated. For example, by means of such a "short program" it is possible to control the picking, mixing and dispensing of specific quantities of liquid or a series of dilutions in which the dispensing volume dispensed is halved from one dilution step to the next. This facilitates the use of routines for the user.
  • the memory is preferably a flash memory of a processor.
  • a flash memory processor has implemented a proprietary program that can initiate communication for data exchange over an interface. This makes it possible to load a partially or completely different program from the outside via the data interfaces into each hand-dose device or to change the program completely or partially.
  • These may be device-type-specific parameters, in particular those that are intended for carrying out operating procedures.
  • these may be the parameters of the movement of the piston of a displacement device (eg acceleration characteristic, piston speed, driving force, holding torque).
  • these may be, for example, quantity-determining parameters (for example: basic values and limit values of metered quantities, possible numbers of metering steps, overspill volume for discharging residual liquid).
  • other device-type specific parameters may relate to the monitoring of operating conditions (eg, evaluation criteria for the state of charge of an accumulator, for the actuation of a limit switch or for the duration of a rest in order to switch off to a "sleep state").
  • Device-specific parameters can be, in particular, an identification of the device, an identification code for a respectively stored parameter set, etc.
  • User parameters are data that can also be input manually by the user via a keyboard of the manual dosing device. These include, in particular, the metering volume, metering rates, etc. Further application parameters relate to the calibration of the manual metering device. In a simple case, this may be a correction factor for the conversion of the set dosing amounts to the actually dispensed dosing quantities. In particular, these may also be coefficients of a function which includes the deviation of the set metering quantities actually delivered with different quantity settings.
  • a remote control of the manual dosing device is possible.
  • This favors, in particular, the calibration by transferring the respective dosing data to the manual dosing device by means of the data processing system and, if appropriate, by completely controlling the operation by means of the data processing system.
  • the data processing system can log the respective dosing data. Optionally, this can be done together with the respective measured values, if they are detected and recorded in the data processing system.
  • a wired or a wireless remote control of the manual dosing device take place. This favors, in particular, an automation of the dosing operations, the use of the manual dosing device in a higher-level automation process or a safe dosing in a contaminated environment.
  • the invention makes it possible to determine the specific parameters of the metering device only after the device assembly, even if this includes the installation of a block with permanently programmed software. This makes it possible to use the same software and electronic hardware for different device models.
  • the respective parameters can be set as required or even changed.
  • a device-type-specific or device-specific definition or modification of program parts or of the entire program is possible.
  • the storability of user parameters by means of an external data processing system creates an additional, advantageous operating option.
  • the invention favors automation of calibration and final inspection in manufacturing. The service will be able to easily update to new operating parameters.
  • the OEM customer can in turn carry out a parameterization for special OEM metering parts. The user is facilitated the GLP parameter documentation and a simplified calibration with a PC software is made possible. It also facilitates integration into automation processes and enables remote control.
  • the data interfaces of the manual dosing device and the data transfer device may be interconnected temporarily or permanently. It may be data interfaces that can only be connected to each other when the hand-held dosing device is inserted into the data transfer device. However, the data interfaces can also be connected to one another independently of whether the manual dosing device is inserted in the data transfer device.
  • the data interfaces of the manual dosing device and the data transfer device may be connected by radio transmitters and radio receivers communicating with each other. Also, the data interfaces may include communicating IR transmitters and IR receivers. This promotes a permanent connection of the data interfaces or a wireless remote control. In addition or instead, the data interfaces may have interconnectable electrical contacts that may be connectable by inserting the handheld dosing device into the data transfer device.
  • the electronic control device a microcomputer, in particular a microcontroller on.
  • the data transfer device can be connected to a separate data processing system, for example with a PC, or have an integrated data processing system, in particular a microcomputer or Mikrocontoller
  • the electronic control and / or regulating device and / or the data processing system may have conventional input and output and memory devices, including an exchangeable storage medium.
  • a program for the remote control and / or the calibration of the manual dosing device can be present on the exchangeable storage medium. This favors the equipment of the dosing system with software as needed and their update.
  • the manual dosing device can work independently of the mains.
  • it may be provided with a rechargeable voltage source, for example one or more rechargeable batteries.
  • the data transfer device may comprise a charging part for charging the voltage source and a charging interface connected to the charging part for connecting to the charging interface of the hand metering device.
  • the charging interfaces of the hand-held meter and the data transfer device may have cooperating electrical charging contacts. These can coincide with the contacts of the data interfaces.
  • the data transmission can be carried out in particular on the charging voltage or the charging current of the charging part. By modulating the charging voltage or charging current, data transmission can be realized on the same physical channel.
  • the data transfer device can be designed as a stationary device.
  • the manual dosing device can also be used as a stationary device or as a dosing machine when it is inserted into the data transfer device. Then the power supply of the manual dosing device can be ensured via the charging part.
  • the electronic hand-held meter essentially consists of six functional areas, namely a drive device 1, a displacement device 2, an electronic control and / or regulating device 3, an electrical voltage source 4, an operating device 5 and a display device 6.
  • the drive device 1- has an electric drive motor, which is designed as a stepping motor 7. By means of the stepping motor 7, an axis 8 is linearly displaceable back and forth.
  • the drive device includes an engine stage in the form of two H-bridges 9, which serves to control the stepping motor 7. This includes, in a manner known to those skilled in eight H-connected power transistors with which the stepper motor, 7 can be operated via supply lines 10 in the forward and reverse directions.
  • the displacement device 2 has a piston 11 which is fixed to the axis 8.
  • the piston 11 is displaceable in a cylinder 12. This is connected via a channel 13 with a metering tip 14 which is separable from the device.
  • the electronic control and / or regulating device 3 includes a microcontroller 15, which in particular has integrated a timer, a main memory and a nonvolatile memory.
  • the microcontroller controls the H-bridges via control lines 16.
  • the electronic control and / or regulating device 3 includes a bidirectional serial interface 17 which has electrical sliding contacts 18 and is connected to the microcontoller 15 via data lines 19. Furthermore, this includes an EEPROM 20, which is connected via data lines 21 to the microcontroller 15.
  • the electronic control and / or regulating device 3 has an up-converter 22 for generating the supply voltage of the stepping motor 7, which feeds the H-bridges 9 via supply lines 23.
  • Control lines 24 connect the microcontroller 15 to the boost converter 22.
  • boost converter 25 Another component of the control and / or regulating device 3 is another boost converter 25 which supplies the microcontroller 15 via further supply lines 26.
  • the axis 8 of the stepping motor 7 is associated with a limit switch 27 which is monitored by a control line 28 from the microcontroller 15 to allow a zero point adjustment.
  • the electrical voltage source 4 comprises two NiMH batteries 29, whose supply voltage is fed via feed lines 30 to the up-converter 22 and the further boost converter 25.
  • the supply voltage of the two batteries 29 is supplied via control lines 31 to the microcontroller 15.
  • the electrical voltage source 4 includes a charging current control 32 which is connectable to an external power source via charging contacts 33, which are designed as sliding contacts, and is connected to the batteries 29 via charging lines 34.
  • the charge current controller 32 is also connected to the microcontroller 15 via control lines 35 for the charging voltage and via charging current control lines 36, respectively.
  • the operating device 5 comprises an input keyboard 37, which is connected via lines 38 to the microcontroller 15. It also includes release buttons 39, which is connected via lines 40 to the microcontroller 15.
  • the display device 6 is an LCD display, which is connected via lines 41 to the microcontroller 15, which contains a display control
  • the control software is stored in the microcontroller 15. Dosing data can be entered before dosing by means of the input keyboard 37. By means of the release buttons 39 individual dosing operations are triggered.
  • the display 6 displays input data, control commands and operating states of the manual dosing device 42.
  • the total supply voltage of the two battery cells 29 is 2.4 volts. This is regulated by the further boost converter 25 to 3.3 volts supply voltage for the microcontroller 15.
  • the microcontroller 15 controls the operation of the stepper motor 7 via the control lines 16, it knows its respective voltage requirement and controls the boost converter 22 accordingly.
  • the supply voltage is controlled by the microcontroller 15 via the control lines 31. If it jumps below a permissible value, the display 6 outputs a corresponding information.
  • the charging contacts 33 By connecting the charging contacts 33 to an external power supply can be done in case of need, a charge of the battery 29.
  • the charging current is controlled according to the determined via the control lines 31 state of charge of the battery 29.
  • Manual dosing devices 42 of the above type are used - in some cases somewhat modified - in the dosing systems discussed below.
  • a manual dosing device 42 cooperates with a charging station 43'.
  • the charging contacts 33 of the manual dosing device 42 ' are associated with corresponding charging contacts 44 of the charging station 43.
  • the RF transmitter and receiver 46 is connected to an external PC 49 via a serial interface 48 of the charging station 43.
  • This configuration allows the accumulators 29 to be charged by inserting the hand meter 42 'into the charging station 43'.
  • Data can be exchanged between the PC 49 and the manual dosing device 42 'via the radio connection between the antennas 45, 47, both when the manual dosing device 42' is inserted into the charging station 43 'and when it is spatially separated therefrom.
  • the PC 49 operating parameters, routines, programs or program parts can be written into the EEPROM 20 of the manual dosing device 42 and possibly read out from this. Also, by means of the PC 49, a remote control of the manual dosing device 42 'possible.
  • the hand-dose device 42 "and the charging station 43" again have connectable charging contacts 43, 44.
  • the data interface 17 has an IR transmitter 49 and an IR receiver 50.
  • the data interface 46 of the charging station 43 "comprises an IR receiver 51 and an IR transmitter 52.
  • the PC 49 and the manual dosing device 42 can in turn exchange data, in principle both when the manual dosing device 42" is inserted into the charging station 43 °, and when they are outside of the same located.
  • Fig. 4 comes a hand meter 42 according to Fig. 1 for use.
  • Charging contacts 43 of the charging station 43 are in turn associated with the charging contacts 43 of the charging station 43.
  • the electrical contacts 18 of the data interface 17 are associated with electrical contacts 53 of the data interface 46 of the charging station 43.
  • the execution according to Fig. 5 differs from the according to Fig. 4 in that the charging station 43 "'has an integrated micro-controller system 54 with a non-volatile memory 55 and a keyboard 56, a display 57, a serial interface 58 and a removable storage medium 59.
  • the removable storage medium 59 may be an EEPROM card, a SMART Card, a FLASH card, a disk, etc.
  • the handheld dosing device 42 can control the data traffic to the handheld dosing device 42, initiate dosing functions of the hand dosing device 42, store data in internal and external memories 55, 59, 20 of the charging station 43 "'and the hand-held dosing device 42, the data input and release of the Häriddosienrorcardi 42 via the keyboard 56, the display of data on the display 57 and the communication with an external controller (PC) via the serial interface 58 are used.
  • PC external controller

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines elektronischen Dosiersystems mit einer elektronischen Handdosiervorrichtung und auf ein Dosiersystem zur Durchführung des Verfahrens.
  • Elektronische Dosiervorrichtungen werden in Laboratorien zum Dosieren von Flüssigkeiten eingesetzt. Sie sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Nach dem Luftpolsterprinzip arbeitende Dosiervorrichtungen haben eine integrierte Kolben-Zylinder-Einheit, mittels der eine Luftsäule verschiebbar ist, um Probenflüssigkeit in eine Dosierspitze einzusaugen und aus dieser auszustoßen. Hierbei kommt die Kolben-Zylinder-Einheit nicht in Kontakt mit der Flüssigkeit. Nur die Dosierspitze, die in der Regel aus Kunststoff besteht, wird kontaminiert und kann nach Gebrauch ausgetauscht werden.
  • Bei Direktverdränger-Dosiervorrichtungen wird hingegen eine Spritze direkt mit Probenflüssigkeit befüllt. Kolben und Zylinder der Spritze werden also von der Flüssigkeit kontaminiert, so daß die Spritze vor einem Wechsel der Flüssigkeit zumeist durch eine neue Spritze ersetzt oder gereinigt werden muß. Auch die Spritze besteht in der Regel aus Kunststoff.
  • Mikrodosiervorrichtungen können eine Mikromembranpumpe und/oder einen Freistrahldosierer haben, wobei zumindest eine dieser Komponenten mikrosystemtechnisch ausgeführt ist, insbesondere in Silizium-, Glas-, Kunststoffspritzguß- und/oder Kunststoffprägetechnik. Die Dosierung wird durch Verformung einer Wand einer Kammer erreicht, die mit Flüssigkeit befüllt ist. Der elektrische Antrieb zur Verformung der Wand kann piezoelektrisch, thermoelektrisch, elektromagnetisch, elektrostatisch, elektromechanisch, magneto-restriktiv etc. sein.
  • Luftpolster-, Direktverdränger-, kolbenlose und Mikrodosiervorrichtungen können ein unveränderliches oder ein veränderliches Dosiervolumen aufweisen. Eine Veränderung des Dosiervolumens wird durch Verstellen der Verdrängung der Verdrängungseinrichtung erreicht, d. h. des Verschiebeweges des Kolbens oder des Verformungsgrades des ballonartigen Endabschnittes bzw. der Kammerwand.
  • Dispenser sind Dosiervorrichtungen, die ein aufgenommenes Flüssigkeitsvolumen repetitiv in kleinen Teilmengen abgeben können.
  • Außerdem gibt es Mehrkanal-Dosiervorrichtungen, die mehrere "Kanäle" aufweisen, mittels derer gleichzeitig dosiert wird.
  • Sämtliche Dosiervorrichtungen können als Handgeräte ausgeführt sein.
  • Alle vorgenannten Dosiervorrichtungen können elektronische Dosiervorrichtungen eines elektronischen Dosiersystems im Sinne dieser Anmeldung sein. Dabei weisen sie eine Antriebseinrichtung mit einem elektrischen Antrieb zum Antreiben der Verdrängungseinrichtung auf. Zudem haben sie eine elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung insbesondere für den Antrieb, der ein elektrischer Antriebsmotor, ein elektrischer Linearantrieb oder einer der im Zusammenhang mit Mikrodosiervorrichtungen genannten Antriebe sein kann. Außerdem haben sie eine elektrische Spannungsquelle zur Versorgung von Steuer- und/oder Regeleinrichtung und Antrieb, die aufladbar sein kann. Elektronische Dosiervorrichtungen haben den Vorteil der hohen Reproduzierbarkeit von Dosierungen. Insbesondere durch voreingestellte Dosiergeschwindigkeiten (µ/s) können exaktere Ergebnisse erzielt werden als mit manuell angetriebenen Geräten. Außerdem können sie den Vorteil der Multifunktionalität haben, da sie Pipettier-, Dispensier-, Titrier-, Misch- etc. Funktionen ausüben können.
  • Die bekannten elektronischen Handdosiervorrichtungen Response® der Anmelderin arbeiten nach dem Luftpolsterprinzip arbeiten und sind in Einkanaloder Mehrkanalausführung erhältlich. Vier Modelle dekken den Dosierbereich von 0,5 µl bis 5 ml ab. Diese Dosiervorrichtung kann in verschiedenen Betriebsweisen arbeiten, u.a. pipettieren und dispensieren. Das Dispensieren ist in bis zu 25 Teilschritten möglich. Der Benutzer kann zwischen drei verschiedenen Dosiergeschwindigkeiten wählen. Die Dosiervorrichtung ist zum Aufladen der Akkuzellen in eine Ladestation einsetzbar.
  • Aus der EP 0 864 364 A2 ist eine ähnliche elektronische Handdosiervorrichtung mit aufladbaren Batterien und einer Ladestation für deren Aufladung bekannt. Die Handdosiervorrichtung kann in verschiedenen Betriebsweisen betrieben werden, die außer Pipettieren und Dispensieren einen Freihandbetrieb umfassen. Darin wird die Handdosiervorrichtung so programmiert, daß sie das Einsaugen, die Ausgabe und Zeitverzögerungen zum Austauschen bzw. Behandeln der Dosierspitze steuert. Sie führt diese Programmschritte über eine vorgegebene Anzahl Zyklen durch.
  • Die vorbekannten elektronischen Handdosiervorrichtungen haben den Nachteil, daß die spezifischen Betriebsparameter (z. B. Schrittweiten des Kolbenvorschubs, Dosiergeschwindigkeiten, Ladezustands-Kriterien, Display-Ausgaben) und das Programm fest vorgegeben sind. Die elektronische Steuereinrichtung umfaßt nämlich einen Mikrocomputer, der nach einem fest abgespeicherten Programm arbeitet, in dem diese Parameter enthalten sind. Somit ist für jedes Modell eine spezielle Software erforderlich und eine nachträgliche Änderung der Parameter kaum möglich. Außerdem ist-nachteilig, daß die Programmierung des Freihandbetriebs mühselig über die Tastatur der Handdosiervorrichtung erfolgen muß und daß im Freihandbetrieb die einprogrammierten Schritte starr abgearbeitet werden und der Betriebsablauf nicht beeinflußbar ist.
  • Dosiervorrichtungen sind Prüfmittel im Sinne der GLP(Good Laboratory Practice)-Richtlinien und vergleichbarer QS-Normen (ISO 9000 ff, EN 45000 ff). Nach den GLP-Richtlinien müssen die vom Hersteller veröffentlichten Fehlergrenzen in regelmäßigen Zeitabständen überprüft werden. Durch die Anmelderin ist ein System bekannt geworden, mit dem sich die Kalibrierung von Dosiervorrichtungen schnell, bequem und kostengünstig bewerkstelligen läßt.
  • Dieses System basiert auf einer Kalibrations-Software PICASO®, die auf einem PC läuft. Darüber hinaus benötigt man einen Meßaufbau, der Wägegefä-βe, Adapter und Trägerhülsen sowie eine Verdunstungsfalle und eine Halbmikrowaage umfaßt. In der Software sind alle relevanten Daten der zu prüfenden Dosiervorrichtungen hinterlegt. Abweichungen von diesen Sollwerten werden nach Übertragung der Wägewerte an den Rechner sofort ermittelt. Eine Meßreihe umfaßt bis zu 15 Einzelwägungen. Daraus werden Mittelwert, Unrichtigkeit, Unpräzision und Standardabweichung ermittelt und mit vorgegebenen Sollwerten verglichen. Alle Meß- und Referenzdaten lassen sich gemäß GLP-DIN protokollieren.
  • Bei der Kalibrierung werden über das Bedienfeld der elektronischen Handdosiervorrichtung die Dosierdaten eingegeben und deren Betrieb gesteuert. Die Wägewerte werden in den PC eingetippt. Dies ist mühselig und kann zu Fehlern führen.
  • Aus der US 5 343 769 A ist ein Verfahren zum Befüllen und Entleeren einer Pipette mit quantitativer Genauigkeit bekannt, bei dem der von einem Kolben zurückgelegte Weg bei der Bewegung des Kolbens gemessen und der Kolben angehalten wird, wenn ein Weg entsprechend der gewünschten Flüssigkeitsmenge, die übertragen werden soll, erreicht worden ist. Ferner ist aus dieser Schrift eine Pipette mit Elementen zum Messen des Kolbenweges und Elementen zum Steuern der Bewegungen des Kolbens bekannt. Die Pipette hat eine Dateneingabeeinrichtung, so wie eine Tastatur, ein Display und ein Interface. Die Dateneingabeeinrichtung dient der Versorgung der Steuereinrichtung mit Daten oder Befehlen. Das Display dient zur Anzeige der eingegebenen Daten und/oder der ausgeführten Schritte. Das Interface ermöglicht der Steuereinrichtung mit einer externen Vorrichtung verbunden zu werden, beispielsweise für Datenübertragung oder Datenverarbeitung.
  • Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines elektronischen Dosiersystems zu schaffen, bei dem die Beeinflußbarkeit von Programmen verbessert ist. Au-βerdem sollen vorteilhafte Dosiersysteme zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung gestellt werden.
  • Ein die Aufgabe lösendes Verfahren ist im Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen desselben sowie vorteilhafte Dosiersysteme zu dessen Durchführung sind Gegenstand der darauf folgenden Ansprüche.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines elektronischen Dosiersystems mit
    • einer elektronischen Handdosiervorrichtung, die
    • eine einen elektrischen Antrieb aufweisende Antriebseinrichtung,
    • mindestens eine von der Antriebseinrichtung antreibbare Verdrängungseinrichtung zum Dosieren von Flüssigkeit,
    wobei die Verdrängungseinrichtung einen in einem Zylinder verschieblichen Kolben zum Verschieben einer Luftsäule aufweist und der Zylinder über einen Kanal mit einer Dosierspitze verbunden ist, um Probenflüssigkeit in die Dosierspitze einzusaugen und aus dieser auszustossen, oder die Verdrängungseinrichtung eine einen Kolben und einen Zylinder aufweisende Spritze ist, die direkt mit Probenflüssigkeit befüllt wird,
    • eine programmgesteuerte elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung für den Antrieb,
    • mindestens einen nicht-flüchtigen Schreib-LeseSpeicher
    • eine elektrische Spannungsquelle insbesondere für den elektrischen Antrieb und die elektronischen Steuer- und/oder Regeleinrichtung und
    • eine mit der elektronischen Steuer- und/oder Regeleinrichtung verbundene Datenschnittstelle aufweist,
      mit
    • einer externen Datenverarbeitungsanlage,
      und mit
    • einer Datentransfereinrichtung, die eine Datenschnittstelle zum Verbinden der Datenschnittstelle der Dosiervorrichtung mit der Datenverarbeitungsanlage aufweist,
    wobei mittels der Datenverarbeitungsanlage über die Datenschnittstellen Routinen für die Durchführung von Betriebsabläufen der Handdosiervorichtung, auf die die programmgesteuerte elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung zurückgreift, in den Schreib-LeseSpeicher eingeschrieben werden.
  • Erfindungsgemäß kann also mittels der externen Datenverarbeitungsanlage auf den Schreib-LeseSpeicher der Handdosiervorrichtung Zugriff genommen werden. Dies eröffnet die Möglichkeit, mittels der externen Datenverarbeitungsanlage Routinen für die Durchführung von Betriebsabläufen im Schreib-Lese-Speicher der Handdosiervorrichtung zu plazieren, damit die programmgesteuerte elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung darauf zurückgreift. Diese Routinen können vom Anwender erstellt werden und dienen dazu, aus mehreren Betriebsvorgängen zusammengesetzte Betriebsabläufe zu steuern, insbesondere wenn diese wiederholt zu absolvieren sind. Beispielsweise kann mittels eines solchen "Kurzprogrammes" das Aufnehmen, Mischen und Abgeben bestimmter Flüssigkeitsmengen gesteuert werden oder eine Verdünnungsreihe, bei der das abgegebene Dosiervolumen von Verdünnungsschritt zu Verdünnungsschritt halbiert wird. Damit wird dem Anwender die Benutzung von Routinen erleichtert.
  • Auch besteht die Möglichkeit, in der Datenverarbeitungsanlage abgespeicherte Routinen in die Handdosiervorrichtung überzuspielen.
  • Ferner kann mittels der externen Datenverarbeitungsanlage das Programm der programmgesteuerten elektronischen Steuer- und/oder Regeleinrichtung in den Schreib-Lese-Speicher eingeschrieben und ggf. aus diesem ausgelesen werden. Dafür ist der Speicher bevorzugt ein Flash-Speicher eines Prozessors. Ein Prozessor mit Flash-Speicher hat ein herstellerseitig vorgehaltenes Programm implementiert, das für einen Datenaustausch über eine Schnittstelle die Kommunikation initiieren kann. Hierdurch ist es möglich, in jede Handdosiervorrichtung ein teilweise oder vollständig anderes Programm von außen über die Datenschnittstellen einzuspielen bzw. das Programm ganz oderteilweise zu ändern.
  • Des weiteren ist es möglich, Betriebsparameter zu verändern, auf die die programmgesteuerte elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung bei der Durchführung von Betriebsvorgängen zurückgreift.
  • Dieses können gerätetypspezifische Parameter sein, insbesondere solche, die für die Durchführung von Betriebsvorgängen bestimmt sind. Beispielsweise können dies die Bewegung des Kolbens einer Verdrängungseinrichtung bestimmende Parameter sein (z. B. Beschleunigungscharakteristik, Kolbengeschwindigkeit, Antriebskraft, Haltemoment). Ferner können dies beispielsweise mengenbestimmende Parameter sein (z. B: Grundwerte und Grenzwerte von Dosiermengen, mögliche Anzahlen Dosierschritte, Überhubvolumen zum Ausstoß von Restflüssigkeit). Andere gerätetypspezifische Parameter können Insbesondere die Überwachung von Betriebszuständen betreffen, (z. B. Bewertungskriterien für den Ladezustand eines Akkumulators, für die Betätigung eines Endschalters oder für die Dauer einer Ruhepause zwecks Abschaltung in einen "Schlafzustand"). Gerätespezifische Parameter können insbesondere eine Identifikation des Geräts, ein Kenn-Code für einen jeweils gespeicherten Parametersatz etc. sein.
  • Anwenderparameter sind Daten, die vom Anwender auch manuell über eine Tastatur der Handdosiervorrichtung eingegeben werden können. Hierzu gehören insbesondere das Dosiervolumen, Dosiergeschwindigkeiten etc. Weitere Anwendungsparameter betreffen die Kalibration der Handdosiervorrichtung. In einem einfachen Fall kann es sich hierbei um einen Korrekturfaktor zur Umrechnung der eingestellten Dosiermengen auf die tatsächlich abgegebenen Dosiermengen handeln. Dies können insbesondere auch Koeffizienten einer Funktion sein, die die Abweichung der eingestellten von den tatsächlich abgegebenen Dosiermengen bei unterschiedlichen Mengeneinstellungen beinhaltet.
  • Darüber hinaus ist mittels der externen Datenverarbeitungsanlage eine Fernbedienung der Handdosiervorrichtung möglich. Dies begünstigt insbesondere die Kalibrierung, indem die jeweiligen Dosierdaten mittels der Datenverarbeitungsanlage auf die Handdosiervorrichtung übertragen und gegebenenfallssogarderen Betrieb vollständig mittels der Datenverarbeitungsanlage gesteuert wird. Zudem kann die Datenverarbeitungsanlage die jeweiligen Dosierdaten protokollieren. Gegebenenfalls kann dies zusammen mit den jeweiligen Meßwerten geschehen, falls diese erfaßt und in die Datenverarbeitungsanlage eingespielt werden. Außerdem kann mittels der Datenverarbeitungsanlage eine drahtgebundene oder eine drahtlose Fernsteuerung der Handdosiervorrichtung erfolgen. Dies begünstigt insbesondere eine Automatisierung der Dosiervorgänge, den Einsatz der Handdosiervorrichtung in einem übergeordneten Automatisierungsprozeß oder ein gefahrloses Dosieren in kontaminierter Umgebung.
  • Somit ermöglicht die Erfindung, die spezifischen Parameter der Dosiervorrichtung erst nach der Gerätemontage festzulegen, auch wenn diese die Installation eines Bausteins mit fest einprogrammierter Software einschließt. Hierdurch wird es möglich, für verschiedene Gerätemodelle ein- und dieselbe Software und Elektronik-Hardware zu verwenden. Die jeweiligen Parameter können nach Bedarf festgelegt oder sogar geändert werden. In Erweiterung dieses Gedankens ist sogar eine gerätetypspezifische oder gerätespezifische Festlegung bzw. Änderung von Programmteilen bzw. des gesamten Programmes möglich. Durch die Einspeicherbarkeit von Anwenderparametern mittels einer externen Datenverarbeitungsanlage wird eine zusätzliche, vorteilhafte Bedienmöglichkeit geschaffen. Auch begünstigt die Erfindung eine Automatisierung der Kalibrierung und der Endkontrolle in der Fertigung. Dem Service wird ein leichtes Update auf neue Betriebsparameter ermöglicht. DerOEM-Kunde kann wiederum eine Parametrierung fürspezielle OEM-Dosierteile durchführen. Dem Anwender wird die GLP-Parameterdokumentation erleichtert und eine vereinfachte Kalibrierung mit einer PC-Software ermöglicht. Auch wird ihm die Einbindung in Automatisierungsprozesse erleichtert und eine Fernsteuerung ermöglicht.
  • Die Datenschnittstellen der Handdosiervorrichtung und der Datentransfereinrichtung können miteinander zeitweilig oder permanent verbunden sein. Es kann sich um Datenschnittstellen handeln, die nur dann miteinander verbunden sein können, wenn die Handdosiervorrichtung in die Datentransfereinrichtung eingesetzt ist. Die Datenschnittstellen können aber auch unabhängig davon miteinander verbunden sein, ob die Handdosiervorrichtung in die Datentransfereinrichtung eingesetzt ist.
  • Die Datenschnittstellen der Handdosiervorrichtung und der Datentransfereinrichtung können durch miteinander kommunizierende Funksender und Funkempfänger verbunden sein. Auch können die Datenschnittstellen miteinanderkommunizierende IR-Sender und IR-Empfänger aufweisen. Hierdurch wird eine permanente Verbindung der Datenschnittstellen bzw. eine drahtlose Fernsteuerung begünstigt. Zusätzlich oder statt dessen können die Datenschnittstellen miteinander verbindbare elektrische Kontakte aufweisen, die durch Einsetzen der Handdosiervorrichtung in die Datentransfereinrichtung verbindbar sein können.
  • Vorzugsweise weist die elektronische Steuereinrichtung einen Mikrocomputer, insbesondere einen Mikrocontoller auf. Die Datentransfereinrichtung kann mit einer gesonderten Datenverarbeitungsanlage verbunden sein, beispielsweise mit einem PC, oder eine integrierte Datenverarbeitungsanlage aufweisen, insbesondere einen Mikrocomputer oder Mikrocontoller
  • Die elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung und/oder die Datenverarbeitungsanlage können übliche Ein- und Ausgabe- und Speichereinrichtungen aufweisen, einschließlich eines auswechselbaren Speichermediums. Auf dem auswechselbaren Speichermedium kann ein Programm für die Fernsteuerung und/oder die Kalibrierung der Handdosiervorrichtung vorhanden sein. Dies begünstigt die Ausstattung des Dosiersystems mit Software nach Bedarf und deren Aktualisierung.
  • Die Handdosiervorrichtung kann netzunabhängig arbeiten. Insbesondere kann sie mit einer aufladbaren Spannungsquelle versehen sein, beispielsweise einem oder mehreren Akkus. Für diesen Fall kann sie eine mit der aufladbaren Spannungsquelle verbundene Ladeschnittstelle haben und kann die Datentransfereinrichtung ein Ladeteil zum Aufladen der Spannungsquelle und eine mit dem Ladeteil verbundene Ladeschnittstelle zum Verbinden mit der Ladeschnittstelle der Handdosiervorrichtung aufweisen. Die Ladeschnittstellen der Handdosiervorrichtung und der Datentransfereinrichtung können zusammenwirkende elektrische Ladekontakte haben. Diese können mit den Kontakten der Datenschnittstellen zusammenfallen. Die Datenübertragung kann insbesondere auf der Ladespannung oder dem Ladestrom des Ladeteils erfolgen. Durch Modulation der Ladespannung oderdes Ladestromes kann auf demselben physikalischen Kanal eine Datenübertragung realisiert werden.
  • Die Datentransfereinrichtung kann als stationäres Gerät ausgeführt sein. Insbesondere in diesem Fall kann die Handdosiervorrichtung auch als stationäres Gerät oder als Dosierautomat benutzt werden, wenn sie In die Datentransfereinrichtung eingesetzt ist. Dann kann die Spannungsversorgung der Handdosiervorrichtung über das Ladeteil sichergestellt sein.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    Handdosiervorrichtung für Dosiersysteme gemäß Fig. 2 bis 5 im detaillierten Blockschaltbild;
    Fig. 2
    ein Dosiersystem mit Funk-Datenschnittstellen im Blockschaltbild;
    Fig. 3
    ein Dosiersystem mit IR-Datenschnittstellen im Blockschaltbild;
    Fig. 4
    ein Dosiersystem mit Kontakt-Datenschnittstellen im Blockschaltbild;
    Fig. 5
    ein Dosiersystem mit Kontakt-Datenschnittstellen und in die Ladestation integrierter Datenverarbeitungsanlage im Blockschaltbild;
    Fig. 6
    Kommunikation zwischen Dosiersystem und Datenverarbeitungsanlage im schematischen Blockablaufdiagramm.
  • Bei der Erörterung der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind für übereinstimmende Erfindungselemente dieselben Bezugsziffern verwendet worden. Insoweit hat die Beschreibung für sämtliche Ausführungsbeispiele Gültigkeit.
  • Gemäß Fig. 1 besteht die elektronische Handdosiervorrichtung im wesentlichen aus sechs Funktionsbereichen, nämlich einer Antriebseinrichtung 1, einer Verdrängungseinrichtung 2, einer elektronischen Steuer- und/oder Regeleinrichtung 3, einer elektrischen Spannungsquelle 4, einer Bedieneinrichtung 5 und einer Anzeigeeinrichtung 6. '
  • Die Antriebseinrichtung 1- weist einen elektrischen Antriebsmotor auf, der als Schrittmotor 7 ausgeführt ist. Mittels des Schrittmotors 7 ist eine Achse 8 linear vor und zurück verschiebbar. Außerdem gehört zur Antriebseinrichtung eine Motorenstufe in Form zweier H-Brücken 9, die der Ansteuerung des Schrittmotors 7 dient. Diese umfaßt in einer dem Fachmann bekannten Weise acht in H-Anordnung geschaltete Leistungstransistoren, mit denen der Schrittmotor, 7 über Versorgungsleitungen 10 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung betrieben werden kann.
  • Die Verdrängungseinrichtung 2 weist einen Kolben 11 auf, der an der Achse 8 fixiert ist. Der Kolben 11 ist in einem Zylinder 12 verschieblich. Dieser ist über: einen Kanal 13 mit einer Dosierspitze 14 verbunden, die von der Vorrichtung trennbar ist.
  • Zur elektronischen Steuer-und/oder Regeleinrichtung 3 gehört ein Mikrocontroller 15, der insbesondere einen Timer, einen Arbeitsspeicher und einen nichtflüchtigen Speicher integriert hat. Der Mikrocontroller steuert die H-Brücken über Steuerleitungen 16.
  • Zur elektronischen Steuer- und/oder Regeleinrichtung 3 gehört eine bidirektionale serielle Schnittstelle 17, die elektrische Schleifkontakte 18 aufweist und über Datenleitungen 19 mit dem Mikrocontoller 15 verbunden ist. Ferner gehört dazu ein EEPROM 20, das über Datenleitungen 21 an den Mikrocontoller 15 angeschlossen ist.
  • Darüber hinaus hat die elektronische Steuer-und/oder Regeleinrichtung 3 einen Aufwärtswandler 22 zum Erzeugen der Versorgungsspannung des Schrittmotors 7, der über Versorgungsleitungen 23 die H-Brükken 9 speist. Steuerleitungen 24 verbinden den Mikrocontroller 15 mit dem Aufwärtswandler 22.
  • Weiterer Bestandteil der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 3 ist ein weiterer Aufwärtswandler 25, der den Mikrocontroller 15 über weitere Versorgungsleitungen 26 versorgt.
  • Der Achse 8 des Schrittmotors 7 ist ein Endlageschalter 27 zugeordnet, der über eine Kontrolleitung 28 vom Mikrocontroller 15 überwacht wird, um eine Nullpunkteinstellung zu ermöglichen.
  • Die elektrische Spannungsquelle 4 umfaßt zwei NiMH-Akkus 29, deren Speisespannung über Speiseleitungen 30 dem Aufwärtswandler 22 und dem weiteren Aufwärtswandler 25 zugeführt wird. Die Speisespannung der beiden Akkus 29 wird über Kontrolleitungen 31 dem Mikrocontroller 15 zugeführt. Zudem gehört zu der elektrischen Spannungsquelle 4 eine Ladestromsteuerung 32, die einerseits über Ladekontakte 33, die als Schleifkontakte ausgeführt sind, mit einer externen Stromquelle verbindbar ist und andererseits über Ladeleitungen 34 mit den Akkus 29 verbunden ist. Die Ladestromsteuerung 32 ist außerdem über Kontrolleitungen 35 für die Ladespannung und über Ladestromsteuerleitungen 36 jeweils mit dem Mikrocontroller 15 verbunden.
  • Die Bedieneinrichtung 5 umfaßt eine Eingabetastatur 37, die über Leitungen 38 an den Mikrocontroller 15 angeschlossen ist. Ferner umfaßt sie Auslösetasten 39, die über Leitungen 40 mit dem Mikrocontroller 15 verbunden ist.
  • Die Anzeigeeinrichtung 6 ist ein LCD-Display, das über Leitungen 41 mit dem Mikrocontroller 15 verbunden ist, der eine Anzeigensteuerung enthält
  • Die Ausführung der Funktionsbereiche 1 bis 6 und der zugehörigen Funktionsblöcke ist dem Fachmann geläufig. Sämtliche Funktionsbereiche 1 bis 6 sind in oder an einem - nicht dargestellten - Pipettengehäuse einer Handdosiervorrichtung ausgebildet, das nachfolgend insgesamt mit 42 bezeichnet wird. Grundsätzlich funktioniert diese Handdosiervorrichtung 42 folgendermaßen:
  • Die Steuersoftware ist im Mikrocontroller 15 gespeichert. Dosierdaten können vor einem Dosiervorgang mittels der Eingabetastatur 37 eingegeben werden. Mittels derAuslösetasten 39 sind einzelne Dosiervorgänge auslösbar. Das Display 6 zeigt eingegebene Daten, Steuerbefehle und Betriebszustände der Handdosiervorrichtung 42 an.
  • Die gesamte Speisespannung der zwei Akkuzellen 29 beträgt 2,4 Volt. Diese wird vom weiteren Aufwärtswandler 25 auf 3,3 Volt Versorgungsspannung für den Mikrocontroller 15 geregelt.
  • Je nach Ansteuerung über die Steuerleitungen 24 schaltet der Aufwärtswandler 22 die Speisespannung der Akkus 29 als Versorgungsspannung auf die Versorgungsleitungen 23 durch oder erhöht diese auf 6 oder 8 Volt. Da der Mikrocontroller 15 den Betrieb des Schrittmotors 7 über die Steuerleitungen 16 steuert, kennt er dessen jeweiligen Spannungsbedarf und steuert den Aufwärtswandler 22 entsprechend.
  • Die Speisespannung wird vom Mikrocontroller 15 über die Kontrolleitungen 31 kontrolliert. Springt sie unter einen zulässigen Wert, wird vom Display 6 eine entsprechende Information ausgegeben. Durch Anschluß der Ladekontakte 33 an ein externes Netzteil kann im Bedarfsfalle eine Aufladung der Akkus 29 erfolgen. Über die Ladestromsteuerleitungen 36 wird der Ladestrom entsprechend dem über die Kontrolleitungen 31 ermittelten Ladezustand der Akkus 29 gesteuert.
  • Handdosiervorrichtungen 42 der vorstehenden Art kommen - zum Teil etwas modifiziert - in den nachfolgend erörterten Dosiersystemen zum Einsatz.
  • Gemäß Fig. 2 arbeitet eine Handdosiervorrichtung 42' mit einer Ladestation 43' zusammen. Den Ladekontakten 33 der Handdosiervorrichtung 42' sind entsprechende Ladekontakte 44 der Ladestation 43 zugeordnet.
  • In Abweichung von Fig. 1 umfaßt jedoch die serielle Schnittstelle 17 einen HF-Sender und -Empfänger, der mit einer Antenne 45 gekoppelt ist. Die Ladestation 43' weist einen entsprechenden HF-Sender und
    • Empfänger 46 und eine damit verbundene Antenne 47 für eine Funkverbindung mit der Handdosiervorrichtung 42' auf.
  • Der HF-Sender und -Empfänger 46 ist über eine serielle Schnittstelle 48 der Ladestation 43 mit einem externen PC 49 verbunden.
  • Diese Konfiguration ermöglicht das Aufladen derAkkumulatoren 29 durch Einsetzen der Handdosiervorrichtung 42' in die Ladestation 43'. Über die Funkverbindung zwischen den Antennen 45, 47 können Daten zwischen dem PC 49 und der Handdosiervorrichtung 42' ausgetauscht werden, sowohl wenn die Handdosiervorrichtung 42' in die Ladestation 43' eingesetzt ist als auch wenn sie davon räumlich getrennt ist. Mittels des PCs 49 können Betriebsparameter, Routinen, Programme oder Programmteile in das EEPROM 20 der Handdosiervorrichtung 42 eingeschrieben und ggf. aus dieser ausgelesen werden. Auch ist mittels des PCs 49 eine Fernsteuerung der Handdosiervorrichtung 42' möglich.
  • Gemäß Fig. 3 weisen die Handdosiervorrichtung 42" und die Ladestation 43" wiederum miteinander verbindbare Ladekontakte 43, 44 auf. In Abweichung vom vorherigen Beispiel weist jedoch die Datenschnittstelle 17 einen IR-Sender 49 und einen IR-Empfänger 50 auf. In weiterer Abweichung umfaßt die Datenschnittstelle 46 der Ladestation 43" einen IR-Empfänger 51 und einen IR-Sender 52.
  • Über die IR-Sender 49, 52 und IR-Empfänger 51, 50 können der PC 49 und die Handdosiervorrichtung 42" wiederum Daten austauschen, grundsätzlich sowohl wenn die Handdosiervorrichtung 42" in die Ladestation 43° eingesetzt ist, als auch wenn sie sich außerhalb derselben befindet.
  • Gemäß Fig. 4 kommt eine Handdosiervorrichtung 42 gemäß Fig. 1 zum Einsatz. Den Ladekontakten 43 derselben sind wiederum Ladekontakte 44 der Ladestation 43 zugeordnet Den elektrischen Kontakten 18 der Datenschnittstelle 17 sind elektrische Kontakte 53 der Datenschnittstelle 46 der Ladestation 43 zugeordnet.
  • Bei dieser Ausführung funktioniert die Datenübertragung zwischen PC 49 und Handdosiervorrichtung 42 dann, wenn letztere in die Ladestation 43 eingesetzt ist. Diese Ausführung ist verhältnismäßig einfach und besonders betriebssicher.
  • Die Ausführung gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von der gemäß Fig. 4 dadurch, daß die Ladestation 43"' ein integriertes Mikrocontollersystem 54 mit einem nicht flüchtigen Speicher 55 sowie eine Tastatur 56, ein Display 57, eine serielle Schnittstelle 58 und ein wechselbares Speichermedium 59 aufweist. Das wechselbare Speichermedium 59 kann eine EEPROM-Karte, eine SMART-Card, eine FLASH-Card, eine Disk etc. sein.
  • Das Mikrocontollersystem 54 kann die Funktionen des PC 49 übernehmen, Insbesondere kann er der Steuerung des Datenverkehrs zur Handdosiervorrichtung 42, der Auslösung von Dosierfunktionen der Handdosiervorrichtung 42, dem Abspeichem von Daten in internen und externen Speichern 55, 59, 20 der Ladestation 43"' und der Handdosiervorrichtung 42, der Dateneingabe und Auslösung der Häriddosienrorrichtung 42 über die Tastatur 56, der Anzeige von Daten auf dem Display 57 und der Kommunikation mit einer externen Steuerung (PC) über die serielle Schnittstelle 58 dienen.
  • Die serielle Kommunikation zwischen Dosiersystem und Datenverarbeitungsanlage wird nachfolgend anhand der Fig. 6 näher erläutert.
  • Zwischen der Datenverarbeitungsanlage und dem Dosiersystem existiert eine Vereinbarung hinsichtlich der implementierten Kommandos und des Übertragungsrahmens in Form eines Protokolls. Damit ist eine gemeinsame Sprache festgelegt, mittels der die Kommunikation zwischen Dosiersystem und Datenverarbeitungsanlage erfolgt.
  • Hierbei sind prinzipiell folgende Kommandoarten möglich:
    1. 1. Manipulation des nicht-flüchtigen Speichers (z. B. EEPROM 20):
      • Schreiben eines Wertes an eine beliebige Adresse des nicht-flüchtigen Speichers.
      • Lesen des Inhaltes einer beliebigen Adresse des nicht-flüchtigen Speichers.
  • Hiermit werden die gerätetypspezifischen, gerätespezifischen und Anwender-Parameter ausgetauscht
    • 2. Lesen von internen Statusmeldungen des Dosiersystems:
      • Z. B. ist der Endschalter (z.B. Endlageschalter 27) betätigt?
      • Welcher Fehler wird gemeldet?
      • Ist der Motor aktiv?
    • 3. Auslösung von internen Vorgängen im Dosiersystem:
      • Z.B. Löschen aller Fehlermeldungen,
      • Auslösen von Speicherinitiaiisierungen,
      • Prüfroutinen für die Fertigung, .
      • Auslösung von Motoraktionen und somit Fernauslösung von Dosierfunktionen,
      • Simulation von Tastendrücken,
      • Definition von eigenen Abläufen etc.
    • 4. Flashloader:
      • Lesen und Programmieren eines neuen Programmes (oder eines Teiles davon) in einen nicht-flüchtigen Programmspeicher (z.B. FLASHPROM).

Claims (24)

  1. Verfahren zum Betreiben eines elektronische Dosiersystems mit
    - einer elektronischen Handdosiervorrichtung (42), die
    - eine einen elektrischen Antrieb (7) aufweisende Antriebseinrichtung (1),
    - mindestens eine von der Antriebseinrichtung (1) antreibbare Verdrängungseinrichtung (2) zum Dosieren von Flüssigkeit, wobei die Verdrängungseinrichtung einen in einem Zylinder (12) verschieblichen Kolben (11) zum Verschieben einer Luftsäule aufweist und der Zylinder über einen Kanal (13) mit einer Dosierspitze (14) verbunden ist, um Probenflüssigkeit in die Dosierspitze einzusaugen und aus dieser auszustoßen, oder die Verdrängungseinrichtung eine einen Kolben und einen Zylinder aufweisende Spritze ist, die direkt mit Probenflüssigkeit befüllt wird,
    - eine programmgesteuerte elektronische Steuer- und/oder Regeeinrichtung (3) für den Antrieb (7),
    - mindestens einen nicht-flüchtigen Schreib-/Lese-Speicher (20),
    - eine elektrische Spannungsquelle (29) insbesondere für den elektrischen Antrieb (7) und die elektronische Streuer- und/oder Regeleinrichtung (3) und
    - eine mit der elektronischen Steuer- und/oder Regeleinrichtung verbundene Datenschnittstelle (17) aufweist,
    mit
    - einer externen Daten verarbeitungsanlage (49),
    und mit
    - einer Datentransfereinrichtung (43), die
    - eine Datenschnittstelle (46) zum Verbinden der Datenschnittstelle (17) der Dosiervorrichtung (42) mit der Datenverarbeitungsanlage (49) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Datenverarbeitungsanlage (49) über die Datenschnittstellen (17, 46)
    - Routinen für die Durchführung von Betriebsabläufen der Handdosiervorrichtung (42), auf die die programmgesteuerte elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung (3) zurückgreift, in den Schreib-/Lese-Speicher (20) eingeschrieben werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mittels der Datenverarbeitungsanlage (49) über die Datenschnittstellen (17, 46) zusätzlich gerätetypspezifische und/oder gerätespezifische Parameter und/oder Anwendungsparameter in den Schreib-Lese-Speicher (20) eingeschrieben und/oder aus diesem ausgelesen werden und/oder die Handdosiervorrichtung (42) fernsteuerbar ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Datenschnittstellen (17, 46) miteinander kontaktgebunden kommunizieren.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Datenschnittstellen (17, 46) miteinander drahtlos kommunizieren.
  5. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Datenschnittstellen (17, 46) miteinander über Funk, optisch, induktiv und/oder kapazitiv kommunizieren.
  6. Dosiersystem, geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit
    - einer elektronischen Handdosiervorrichtung (42), die
    - eine einen elektrischen Antrieb (7) aufweisende Antriebseinrichtung (1),
    - mindestens eine von der Antriebseinrichtung (1) antreibbare Verdrängungseinrichtung (2) zum Dosieren von Flüssigkeit, wobei die Verdrängungseinrichtung einen in einem Zylinder (12) verschieblichen Kolben (11) zum Verschieben einer Luftsäule aufweist und der Zylinder über einen Kanal (13) mit einer Dosierspitze (14) verbunden ist, um Probenflüssigkeit in die Dosierspitze einzusaugen und aus dieser auszustoßen, oder die Verdrangungseinrichtung eine einen Kolben und einen Zylinder aufweisende Spritze ist, die direkt mit Probenflüssigkeit befüllt wird,
    - eine programmgesteuerte elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung (3) für den Antrieb (7),
    - mindestens einen nicht-flüchtigen Schreib-/Lese-Speicher (20),
    - eine elektrische Spannungsquelle (29) insbesondere für den elektrischen Antrieb (7) und die elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung (3) und
    - eine mit der elektronischen Steuer- und/oder Regeleinrichtung verbundene Datenschnittstelle (17) aufweist,
    mit
    - einer externen Datenverarbeitungsanlage (49),
    und mit
    - einer Datentransfereinrichtung (43), die eine Datenschnittstelle (46) zum Verbinden der Datenschnittstelle (17) der Dosiervorrichtung (42) mit der Datenverarbeitungsanlage (49) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die programmgesteuerte elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung (3) so ausgelegt ist, dass mittels der Datenverarbeitungsanlage (49) über die Datenschnittstellen (17, 46) Routinen für die Durchführung von Betriebsabläufen der Handdosiervorrichtung (42), auf die die programmgesteuerte elektronische Steuer-und/oder Regeleinrichtung (3) zurückgreift, in den Schreib-/Lese-Speicher (20) einschreibbar sind.
  7. Dosiersystem geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gemäß Oberbegriff von Anspruch 6, bei dem die Datenschnittstellen .(17, 46) der Dosiervorrichtung (42) und der Datentransfereinrichtung (43) miteinander kommunizierende Funksender und Funkempfänger und/oder IR-Sender (49, 52) und -Empfänger (50, 51) haben.
  8. Dosiersystem geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gemäß Oberbegriff von Anspruch 6, insbesondere nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die Datenschnittstellen (17, 46) der Dosiervorrichtung (42) und der Datentransfereinrichtung (43) serielle Datenschnittstellen sind.
  9. Dosiersystem geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gemäß Oberbegriff von Anspruch 6, insbesondere nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die elektronische Steuer-und/oder Regeleinrichtung (3) einen Mikrocomputer oder Mikrocontroller (15) aufweist.
  10. Dosiersystem nach Anspruch 9, bei dem der nicht-flüchtige Schreib-Lese-Speicher ein Flash-Speicher des Mikrocomputers oder Mikrocontrollers ist.
  11. Dosiersystem geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gemäß Oberbegriff von Anspruch 6, insbesondere nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei dem die mit der Datenschnittstelle (46) der Datentransfereinrichtung (43) verbundene Datenverarbeitungsanlage (49) einen an die Datentransfereinrichtung (43) angeschlossenen PC aufweist.
  12. Dosiersystem geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gemäß Oberbegriff von Anspruch 6, insbesondere nach einem der Ansprüche 6 bis 11, bei dem die Datenschnittstelle (46) der Datentransfereinrichtung (43) mit einer in die Datentransfereinrichtung (43) integrierten Datenverarbeitungsanlage (54) verbunden ist.
  13. Dosiersystem nach Anspruch 12, bei dem die Datenverarbeitungsanlage (49, 54) einen Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfaßt.
  14. Dosiersystem geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gemäß Oberbegriff von Anspruch 6, insbesondere nach einem der Ansprüche 6 bis 13, bei dem die elektronische Steuereinrichtung (3) und/oder die Datenverarbeitungsanlage (49, 54) einen nicht-flüchtigen Speicher (20, 55) und/oder eine Tastatur (37, 39; 56) und/oder ein Display (6, 57) und/oder eine serielle Schnittstelle (17, 58) und/oder ein auswechselbares Speichermedium (59) aufweisen.
  15. Dosiersystem geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gemäß Oberbegriff von Anspruch 6, insbesondere, nach einem der Ansprüche, 6 bis 14, bei dem die Handdosiervorrichtung (42) eine mit einer aufladbaren Spannungsquelle (29) verbundene Lädeschnittstelle (33) und die Datentransfereinrichtung (43) ein Ladeteil zum Aufladen der Spannungsquelle (29) und eine mit dem Ladeteil (43) verbundene Ladeschnittstelle (44) zum Verbinden mit der Ladeschnittstelle (33) der Handdosiervorrichtung (42) hat.
  16. Dosiersystem nach Anspruch 15, bei dem die Dosiervorrichtung (42) und die Datentransfereinrichtung (43) jeweils gemeinsame Lade- (33, 44) und Datenschnittstellen (17, 46) haben.
  17. Dosiersystem nach einem der Ansprüche. 15 oder 16, bei dem die elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung (3) mit einer Ladestromsteuerung (32) der Dosiervorrichtung (42) zum Steuern des Ladestroms entsprechend dem Ladungszustand der Spannungsquelle (29) zusammenarbeitet.
  18. Dosiersystem nach Anspruch 17, bei dem die elektronische Steuer-und/oder Regeleinrichtung (3) den Ladezustand durch Überwachung der elektrischen Speisespannung der Spannungsquelle (29) ermittelt.
  19. Dosiersystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gemäß Oberbegriff von Anspruch 6, insbesondere nach einem der Anspruche 15 bis 18, bei dem die Datentransfereinrichtung (43) mehrere Ladeschnittstellen (44) zum gleichzeitigen Aufladen der Spannungsquellen (29) mehrerer Dosiervorrichtungen (42) und/oder mehrere Datenschnittstellen (46) zur gleichzeitigen Kommunikation mit den Datenschnittstellen (17) mehrerer Dosiervorrichtungen (42) aufweist.
  20. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem die Datentransfereinrichtung (43) mindestens eine Ladeschnittstelle (44) für eine aus der Dosiervorrichtung (42) entnehmbare aufladbare elektrische Spannungsquelle (29) aufweist.
  21. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei dem die LadeSchnittstellen (33, 44) der Dosiervorrichtung (42) und der Datentransfereinrichtung (43) und/oder der entnehmbaren Spannungsquelle (29) miteinander verbindbare elektrische Ladekontakte aufweisen.
  22. Dosiersystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gemäß Oberbegriff von Anspruch 6, insbesondere nach Anspruch 6 bis 21, bei dem die Handdosiervorrichtung (42) netzunabhängig ist.
  23. Dosiersystem geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gemäß Oberbegriff von Anspruch 6, insbesondere nach Anspruch 6 bis 22, bei dem die Datentransfereinrichtung ein stationäres Gerät ist.
  24. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 6 bis 23, bei dem mittels der Datenverarbeitungsanlage (49) oder den Datenschnittstellen gerätetypspefizische und/oder gerätespezifische Parameter und/oder Anwendeiparameter in den Schreib-/Lese-Speicher (20) einschreibbar und/oder aus diesem auslesbar sind und/oder die Handdosiervorrichtung (42) fernsteuerbar ist.
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